(57)【要約】  重量％で、ＳｉＯ2：２０〜３２％、Ｌｉ2Ｏ：６〜１０％（ただし、６を含まない）、Ｎａ2Ｏ：３〜１８％、Ｋ2Ｏ：３〜２０％、ＴｉＯ2：８〜３０％、Ｎｂ2Ｏ5：１０〜５５％、Ｂ2Ｏ3：０．３〜３％、Ｇｄ2Ｏ3：０〜３％、Ｙ2Ｏ3：０〜３％、Ｌａ2Ｏ3：０〜３％、Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3≧０．５％、Ｂｉ2Ｏ3：０〜２％、ＷＯ3：０〜２％、ＳｎＯ2：０〜２％、を含み、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８５、アッベ数（νｄ）が２３〜３５である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
ＳｉＯ2：２０〜３２％、
Ｌｉ2Ｏ：６〜１０％（ただし、６を含まない）、
Ｎａ2Ｏ：３〜１８％、
Ｋ2Ｏ：３〜２０％、
ＴｉＯ2：８〜３０％、
Ｎｂ2Ｏ5：１０〜５５％、
Ｂ2Ｏ3：０．３〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3：０〜３％、
Ｙ2Ｏ3：０〜３％、
Ｌａ2Ｏ3：０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3≧０．５％、
Ｂｉ2Ｏ3：０〜２％、
ＷＯ3：０〜２％、
ＳｎＯ2：０〜２％、
を含み、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８５、アッベ数（νｄ）が２３〜３５であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
ガラスの粘性：logη＝０．１５の温度が１１６０℃以下であり、液相温度（ＴＬ）がlogη＝０．８を示す温度より低いことを特徴とする請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
液相温度（ＴＬ）が９３０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の光学ガラス。
【請求項４】
請求項１，２又は３記載の光学ガラスを液滴成形用素材として液滴成形して得られたものであることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ガラスに関するものである。更に詳しくは、液滴成形に適した光学ガラス及びその光学ガラスから成る光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラスの成形方法として、液滴成形が知られている。液滴成形は、ノズルから滴下したガラス滴をダイレクトに金型に受け、プレスし最終形状とする成形方法である（プレート法も含む）。この方法では、ノズル温度を制御しガラス温度を制御することにより、ガラスの粘度を制御して、滴下するガラス滴の大きさを制御する。【０００３】
液滴成形に用いることのできるガラスとして、例えば特許文献１に、実質的にリン酸塩を含まない光学ガラスであって、ＳｉＯ2：２０〜４５重量％、Ｌｉ2Ｏ：０．５〜６重量％、Ｎａ2Ｏ：３〜１８重量％、ＴｉＯ2：１８重量％以上２５重量％未満、Ｎｂ2Ｏ5：１〜４２重量％、ＣａＯ：０〜４重量％及びＢ2Ｏ3：０〜４．５重量％を含み、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．６３〜１．７５である光学ガラスが記載されている。また、特許文献１には、実質的にリン酸塩を含まない光学ガラスであって、ＳｉＯ2：２４〜３２重量％、Ｌｉ2Ｏ：０．５〜６重量％、Ｎａ2Ｏ：３〜１８重量％、ＴｉＯ2：１２〜３０重量％、Ｎｂ2Ｏ5：１〜４２重量％、ＣａＯ：０〜４重量％、Ｂ2Ｏ3：０〜４．５重量％を含み、かつ、ｎｄが１．７５〜１．８５である光学ガラスが記載されている。さらに、アッベ数（νｄ）が２３〜３５であるものが記載されており、液相温度（ＴＬ）が１０００℃以下であるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８７８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液滴成形に好ましいガラスの粘度は、作製する光学素子の形状にもよるが、概ね粘度：logη（ｄＰａ・ｓ）でlogη＝０．１５〜０．８０の範囲である。粘度はガラス温度に依存するため、温度を上げると小さくなり、温度を下げると大きくなる。ガラス温度を高めると滴下するガラス滴の温度も高くなり、成形金型の寿命が低下するという問題がある。ゆえにガラスはlogη＝０．１５〜０．８０の範囲で、できるだけ低い温度を示すものが好ましい。例えば、特許文献１記載の実施例１４のガラスでは、実測したところ、logη＝０．１５にするためには１３９０℃と非常に高温にしなければならない（図１参照）。そのため、このような高温の熔融ガラス滴と接触することによる成形金型の劣化は顕著となり、成形金型の寿命が非常に短くなるという問題がある。【０００６】
ガラスの液相温度（ＴＬ）は、その粘性：logη＝０．８０の温度でも失透しないものが望まれる。液相温度（ＴＬ）が高いとノズルで失透が発生し、安定した液滴成形が困難となる。また、ガラス成分としてＰ2Ｏ5成分を含むと、金型にガラス成分として付着しやすくなるため好ましくない。その他、鉛化合物、フッ素又はフッ素化合物、テルル化合物や毒劇法で毒物に指定されている砒素化合物、劇物に指定されているアンチモン化合物、バリウム化合物は、製造時の作業環境負荷を軽減するため、含有しないことが望まれている。したがって、これらをフリー化するのが望ましい。【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、Ｐ2Ｏ5成分等を含まず、logη＝０．１５でのガラス温度が低く（具体的には、logη＝０．１５の温度で１１９０℃以下であり、かつ、logη＝０．８０の温度より低い液相温度（ＴＬ）を有し）、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８５であり、アッベ数（νｄ）が２３〜３５である、液滴成形に好適な光学ガラス及びその光学ガラスから成る光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
通常、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｒ2Ｏ系ガラス（Ｒ：Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）において、Ｌｉ2Ｏ成分やＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ成分を大量に使用することにより粘性を低下させることは容易であり、広く知られている。しかし、このアルカリ成分の大量使用は、ガラスの液相温度（ＴＬ）が極端に上昇するという副作用を伴うため、安定したガラスを得ることを困難にする。本発明者は、Ｌｉ2Ｏ等のアルカリ成分の大量使用に伴うＴＬの上昇を、Ｂ2Ｏ3成分とＧｄ2Ｏ3又はＹ2Ｏ3又はＬａ2Ｏ3成分の１つ以上とを適量共存させることで抑制できることを見い出し、本発明に至った。【０００９】
つまり、第１の発明の光学ガラスは、重量％で、ＳｉＯ2：２０〜３２％、Ｌｉ2Ｏ：６〜１０％（ただし、６を含まない）、Ｎａ2Ｏ：３〜１８％、Ｋ2Ｏ：３〜２０％、ＴｉＯ2：８〜３０％、Ｎｂ2Ｏ5：１０〜５５％、Ｂ2Ｏ3：０．３〜３％、Ｇｄ2Ｏ3：０〜３％、Ｙ2Ｏ3：０〜３％、Ｌａ2Ｏ3：０〜３％、Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3≧０．５％、Ｂｉ2Ｏ3：０〜２％、ＷＯ3：０〜２％、ＳｎＯ2：０〜２％、を含み、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８５、アッベ数（νｄ）が２３〜３５であることを特徴とする。以下、特に断りのない限り「％」は「重量％」を意味するものとする。【００１０】
第２の発明の光学ガラスは、上記第１の発明において、ガラスの粘性：logη＝０．１５の温度が１１６０℃以下であり、液相温度（ＴＬ）がlogη＝０．８を示す温度より低いことを特徴とする。【００１１】
第３の発明の光学ガラスは、上記第１又は第２の発明において、液相温度（ＴＬ）が９３０℃以下であることを特徴とする。【００１２】
第４の発明の光学素子は、上記第１，第２又は第３の発明に係る光学ガラスを液滴成形用素材として液滴成形して得られたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光学ガラスでは、所定のガラス成分を特定量含有しているため、液滴成形に適した低粘性かつ低液相温度の硝材を実現することができる。しかも、本発明の光学ガラスは、鉛化合物、フッ素又はフッ素化合物、テルル化合物や砒素化合物、アンチモン化合物、バリウム化合物を含まないため、製造時の作業環境負荷を軽減することができる。また、本発明の光学素子は、前記光学ガラスを液滴成形することにより作製されるので、前記光学ガラスの特性を有しながら、高い生産効率と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１，２及び比較例１の粘度曲線を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の光学ガラスにおける各成分の組成範囲について、前記のように限定した理由等を説明する。
【００１６】
必須成分の含有量は、ＳｉＯ2：２０〜３２％、Ｌｉ2Ｏ：６〜１０％（ただし、６を含まない）、Ｎａ2Ｏ：３〜１８％、Ｋ2Ｏ：３〜２０％、ＴｉＯ2：８〜３０％、Ｎｂ2Ｏ5：１０〜５５％、Ｂ2Ｏ3：０．３〜３％、Ｇｄ2Ｏ3：０〜３％、Ｙ2Ｏ3：０〜３％、Ｌａ2Ｏ3：０〜３％、Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3≧０．５％、であり、任意成分の含有量は、Ｂｉ2Ｏ3：０〜２％、ＷＯ3：０〜２％、ＳｎＯ2：０〜２％、である。
【００１７】
ＳｉＯ2は、ガラスを形成する成分である。２０％未満では、ガラスが不安定になり、３２％を超えると、所望の光学恒数を得るのが困難になる。好ましい範囲は、２３〜２８％である。
【００１８】
Ｌｉ2Ｏ成分は、ガラスを目的の低粘性にするための最も有効な成分である。目標の粘性とするには、６％以下ではその効果が不十分であり、また１０％を超えるとガラスが失透しやすくなる。好ましい範囲は、７〜９％の範囲である。
【００１９】
Ｎａ2ＯとＫ2Ｏも必須成分である。Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏをそれぞれ３％以上で使用し、Ｌｉ2Ｏ成分と共存させることで、液相温度（ＴＬ）を低下させる効果がある。Ｎａ2Ｏは、目標の屈折率（ｎｄ）を得るためには、１８％以下が良い。好ましい範囲は、４〜８％である。Ｋ2Ｏは、熔融時にガラスが揮発しやすくなるので、２０％以下の使用が良い。好ましい範囲は、５〜１２％である。
【００２０】
Ｂ2Ｏ3成分とＬｎ2Ｏ3成分（ＬｎはＧｄ、Ｙ、Ｌａのうちの１種以上）は、必須成分である。Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ成分を好適な範囲で使用しても、液相温度（ＴＬ）を十分に低下させることはできない。ここで、Ｂ2Ｏ3成分とＬｎ2Ｏ3成分を共存させることで、液相温度（ＴＬ）を９３０℃以下まで低下させることが可能となる。Ｂ2Ｏ3は、液相温度（ＴＬ）を低下させる有効な成分であり、０．３％未満ではその効果が十分でなく、また３％を超えると熔融時揮発が多くなり、脈理が発生しやすくなるため、３％以下が良い。好ましい範囲は、０．３〜１．５％である。
【００２１】
Ｇｄ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3及びＬａ2Ｏ3の各成分は、Ｂ2Ｏ3成分と共存させることにより、液相温度（ＴＬ）を低下させるのに有効な成分であり、これら３成分から選ばれる１種又は２種以上の含有量が０．５％未満ではその効果が十分でない。０．５％以上使用することで、液相温度（ＴＬ）を下げる効果を発揮する。また、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3及びＬａ2Ｏ3の各成分の量がそれぞれ３％を超えると、液相温度（ＴＬ）が上昇するため好ましくない。
【００２２】
ＴｉＯ2は、ガラスを高屈折率とする必須成分である。８％以上〜３０％以下とすることで、屈折率（ｎｄ）を１．７８〜１．８５にすることができる。
【００２３】
Ｎｂ2Ｏ5は、高屈折率・高分散とする必須成分である。１０〜５５％の使用で、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８５、アッベ数（νｄ）が２３〜３５にすることができる。
【００２４】
任意成分について、Ｂｉ2Ｏ3、ＷＯ3、ＳｎＯ2は、Ｎｂ2Ｏ5等と置換して屈折率（ｎｄ）を調整することができるが、それぞれ２％を超えると液相温度（ＴＬ）が悪化する。
【００２５】
各成分の組成範囲を前述したように限定することにより、液滴成形に適した低粘性かつ低液相温度の光学ガラスを実現することができる。しかも、鉛化合物、フッ素又はフッ素化合物、テルル化合物や砒素化合物、アンチモン化合物、バリウム化合物を含んでいないため、製造時の作業環境負荷を軽減することができる。その光学ガラスは、ガラスの粘性：logη＝０．１５の温度が１１６０℃以下であり、液相温度（ＴＬ）がlogη＝０．８を示す温度より低いことが好ましく、液相温度（ＴＬ）が９３０℃以下であることが更に好ましい。
【００２６】
本発明の光学素子は、前記光学ガラスを液滴成形することによって作製される。この方法によれば研削・研磨工程が不要となり、生産性が向上し、また自由曲面や非球面といった加工困難な形状の光学素子を得ることができる。したがって、高い生産効率と低コスト化を図ることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施した光学ガラスの構成等を、実施例１〜８，比較例１，２等を挙げて更に具体的に説明する。なお、比較例１は前記特許文献１の実施例１４に相当するものである。【００２８】
まず、酸化物原料、炭酸塩、硝酸塩等の一般的なガラス原料を用いて、表１，２に示す目標組成（重量％）となるように、ガラスの原料を調合し、混合して調合原料とした。これを１１００〜１３００℃に加熱された溶融炉に投入し、熔融・攪拌し、清澄後、予熱された金型等に鋳込み、その後、徐冷して各サンプルを作製した。各サンプルについて、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、液相温度（ＴＬ）及び粘度（logη）を測定した。測定結果を表１（実施例１〜８），表２（比較例１，２）及び図１（実施例１，２；比較例１）に合わせて示す。【００２９】
（１）屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）
上記説明のように、溶融し鋳型に流し込んだガラスを室温まで−２０℃／時間で徐冷した。そのサンプルの測定を、島津デバイス製造社製の精密屈折計「ＫＰＲ−２０００」を用いて行った。【００３０】
（２）液相温度（ＴＬ）は、７００〜１１００℃の温度勾配のついた失透試験炉に１時間保持し、取り出し後、倍率４０倍の顕微鏡により失透の有無を観察した結果である。【００３１】
（３）各温度における粘度（logη）は、回転式の高温粘度測定装置を用いて測定した。【００３２】
【表１】
2011065098.tif 000002
【００３３】
【表２】
2011065098.tif 000003
【００３４】
上記測定結果から分かるように、実施例１〜８（表１）では、ガラスの粘性：logη＝０．１５の温度が１１６０℃以下であり、液相温度（ＴＬ）がlogη＝０．８を示す温度より低く、９３０℃以下となっている。それに対し、比較例１（表２）では、ガラスの粘性：logη＝０．１５の温度が１１６０℃以上、液相温度（ＴＬ）が９３０℃以上となっており、比較例２（表２）では、溶融中に失透している。
【図１】
2011065098.tif 000004
【国際調査報告】
2011065098.tif 000005
2011065098.tif 000006
2011065098.tif 000007
2011065098.tif 000008
2011065098.tif 000009
2011065098.tif 000010